鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：866次 | 2021年07月19日
測試電池安全的辦法是什么？
四月24-二十六日，由我國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能使用分會主辦的第九屆我國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在四月二十五日下午的儲能電池與技術(shù)使用（下）專場，上海機(jī)動車測試認(rèn)證技術(shù)研究中心有限公司汽車整車與零部件測試中心副總工程師謝先宇在會上分享了主題報告《動力鋰電池安全性能測評研究》，以下為演講實(shí)錄：
謝先宇：各位嘉賓，下午好！我來自上海機(jī)動車測試中心，作為國家第三方的測試機(jī)構(gòu)，無論從整車還是到部件級別，開展相關(guān)的探測，積累了較豐富的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合上海新能源申請的相關(guān)工作，借這個機(jī)會跟大家分享一下。
我今天的報告包括以下幾個方面內(nèi)容：第一，動力鋰電池今朝安全測試的一些背景情況；第二，國內(nèi)外動力鋰電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的解析；第三，動力鋰電池安全性的測評；第四，小結(jié)。
大家了解，無論是去年還是今年近期的電動汽車起火事件，電動汽車一起火大家第一時間想到的是動力鋰電池，至少說嫌疑對象比較大。其實(shí)真正大家去看一下，電動汽車起火的時候，可能電池是其中的一部分，其實(shí)還有一些其他原由，比如說充電系統(tǒng)本身也好，或者說整個系統(tǒng)之間的相互鏈接，或者相應(yīng)關(guān)聯(lián)的一些問題。詳盡到動力鋰電池，存在一些極端濫用的情況，也可能存在一些系統(tǒng)的問題，如在充電過程中發(fā)生的一些問題，可能就存在著不僅僅是動力鋰電池本身的問題，還涉及到車和充電系統(tǒng)的通訊問題等。
討論回到電動汽車，它在使用過程中可能出現(xiàn)各種問題，比如無法駕駛、續(xù)駛里程分明下降，動力不足等，可能源于動力鋰電池問題，比如容量衰減可能是由于它有效的鋰使用量減少，電池本身絕緣故障出現(xiàn)問題出現(xiàn)、漏液問題等等，這些問題與它的前世今生相關(guān)聯(lián)，在它的選材過程中、制造過程中，甚至在它的實(shí)際使用過程中相關(guān)聯(lián)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
我們要怎么樣評價一個電池的安全，應(yīng)當(dāng)是從微觀和宏觀幾個維度來進(jìn)行分解，微觀從材料層面分解，宏觀從系統(tǒng)級層面分解，包括整個電氣安全的結(jié)構(gòu)、功能安全、化學(xué)安全等相關(guān)的考慮。在進(jìn)行動力鋰電池測評、安全測評的中，應(yīng)是一個閉環(huán)的體系，即從材料、到最終的產(chǎn)品，無論是電芯、模塊還是系統(tǒng)，最后在使用過程中體現(xiàn)出來這些性能，尤其重點(diǎn)關(guān)注的安全性能，應(yīng)是一個閉環(huán)的體系。我們在分解的時候應(yīng)結(jié)合它的前世今生來分解。大家了解，電動汽車要求接入國家監(jiān)控平臺，動力鋰電池應(yīng)有溯源系統(tǒng)，電池從選材、制造、測試、使用、退役等相關(guān)信息進(jìn)行溯源管理。
美國、歐盟等在電動汽車及關(guān)鍵部件的安全性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究較早，近年來，我國電動汽車及動力鋰電池的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系逐漸完善。國際上比較知名的這些動力鋰電池的研究機(jī)構(gòu)，如SAE、ISO、UL等，制定了一系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)傾覆電芯、模塊、系統(tǒng)，探測項(xiàng)目包括電性能、安全、可靠性等方面。
接下來解析比較典型的一些標(biāo)準(zhǔn)，比如UN38.3，因?yàn)閯恿︿囯姵厥亲鳛橐粋€危險品來運(yùn)輸?shù)?，在運(yùn)輸前要求一定要出具UN38.3的探測報告，涉及到從T1T9的探測內(nèi)容。
今朝借鑒比較多的，包括美國FreedomCarSand20053123的標(biāo)準(zhǔn)，探測內(nèi)容包括：機(jī)械濫用、熱濫用、電濫用探測等。熱濫用也是我們國家重點(diǎn)關(guān)注的，專門針對熱濫用，包括熱擴(kuò)散、熱失控?cái)U(kuò)展等相關(guān)要求，同時也對應(yīng)的推薦了一些探測的辦法、探測的流程。這個流程應(yīng)當(dāng)說很有借鑒意義，合理安排探測樣品數(shù)量以及探測順序等。
SAEJ2464，從機(jī)械、熱濫用、電濫用里面都做了具體的解析。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
重點(diǎn)解析一下美國的UL2580的標(biāo)準(zhǔn)，除了我們前面提到的機(jī)械環(huán)境的試驗(yàn)之外，在電氣探測方面比較有特點(diǎn)，這里面提到了溫升的試驗(yàn)、包括不平衡充電、甚至冷卻系統(tǒng)失效的相關(guān)試驗(yàn)，因?yàn)檫@些試驗(yàn)可能是在我們實(shí)際使用過程中會面對的真的會碰到這些問題的。舉個簡單的例子，比如說熱平衡失效系統(tǒng)，因?yàn)榭赡艽蠹伊私?，近幾年可能國家在能量密度要求越來越高的前提下，處于成本和重量考慮，部分車型取消了熱管理系統(tǒng)，可能對新車影響不是太大，但是兩年后、五年后，電池的壽命、安全性能要怎么樣，其實(shí)要打一個很大的問號。
歐盟ECER100，動力鋰電池從2016年作為強(qiáng)制要求，10個探測項(xiàng)目，這些標(biāo)準(zhǔn)的要求跟我們國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求類似。
回到國內(nèi)，2015年往日，動力鋰電池相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)是比較欠缺的，大家可能在這個行業(yè)比較熟悉的話，最早2015年電池通告試驗(yàn)是參考了汽車行業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T743，對前期有一定的幫助，假如從一個產(chǎn)品的全面測評來講還是有所欠缺的，但是隨著后面我們整個一系列的標(biāo)準(zhǔn)的公布，包括從Gb/T31467、31484、31485、31486，再到最近公布的可追溯體系到退下來回收體系等等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，還有最近提到的動力鋰電池安全國標(biāo)，這些標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)出臺以后，對我們產(chǎn)品前端起到良好的用途。詳盡的31485，單體、模塊相關(guān)的安全性要求試驗(yàn)。31467.3，電池系統(tǒng)強(qiáng)制性試驗(yàn)要求，總共16項(xiàng)內(nèi)容。
電動客車的安全技術(shù)要求，動力鋰電池有熱失控及熱失控?cái)U(kuò)展的要求，重要是出于客車群死群傷的隱患，目前重要采用相對安全的磷酸鐵鋰離子電池，三元電池目前無法使用。
重點(diǎn)解析一下新Gb動力汽車電池的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槭荊b強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，目前WTO通報，預(yù)計(jì)今年6、七月份就能公布，公布以后中間大概一年的過渡期，可能在2020年的七月份以后實(shí)行。該標(biāo)準(zhǔn)傾覆了Gb/T31485和Gb/T31467.3，同時結(jié)合電動客車安全中電池?zé)崾Э亍崾Э財(cái)U(kuò)展相關(guān)內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)還含義了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)流程。
比較國內(nèi)動力鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)，在電芯、模塊級別，從整個探測項(xiàng)目和要求來講，我國標(biāo)準(zhǔn)相對來說更加嚴(yán)格。系統(tǒng)級別大家可以看一下，我們原來31467.3的標(biāo)準(zhǔn)，很大程度上借鑒了ISO12405的標(biāo)準(zhǔn)。
我們也針對不同的三元電池單體，不同類型的電池，如軟包裝、方形電池，不同材料體系進(jìn)行針刺、過充等濫用實(shí)驗(yàn)研究。
同時大家看到的，對磷酸鐵鋰離子電池系統(tǒng)的熱擴(kuò)散分解，通過針刺來觸發(fā)它的熱失控，我們看到周邊電芯的溫度情況，包括電壓的情況。通過過充、加熱方式來研究相關(guān)熱性能的分解，對部分電池失效以后看其他相關(guān)的熱性能的特性。
熱擴(kuò)散以后對周圍環(huán)境的管理，包括電池組內(nèi)部局部的失效以后內(nèi)部的情況以及外部的情況。包括三綜合的試驗(yàn)，結(jié)合振動、環(huán)境變化、充放電的工況行為，包括機(jī)械沖擊的試驗(yàn)，電池組極端的擠壓的試驗(yàn)。做擠壓試驗(yàn)的時候，擠壓的方向不相同，其實(shí)結(jié)果都有可能是不相同的，比如高壓接口和線束的位置對實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有影響。
火燒實(shí)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)里面要求是2分鐘，實(shí)際上很多廠家它在做實(shí)驗(yàn)時，可能讓你燒10分鐘、半個小時，究竟它的狀態(tài)有什么樣的。還有模擬碰撞實(shí)驗(yàn)、水浸試驗(yàn)、跌落、可靠性，保護(hù)功能驗(yàn)證等實(shí)驗(yàn)。總的說來，這些驗(yàn)證重要對新產(chǎn)品進(jìn)行前端的安全性能把控。要進(jìn)一步增強(qiáng)事中事后的安全監(jiān)管。
目前整個動力鋰電池安全應(yīng)當(dāng)說有待進(jìn)一步提高，國內(nèi)外相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)較多，這些標(biāo)準(zhǔn)重要用于新產(chǎn)品的準(zhǔn)入或強(qiáng)制要求，但事中、事后的監(jiān)管和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步研究和完善，該標(biāo)準(zhǔn)體系可以作為儲能電池范疇參考。
總的來說電池技術(shù)，不管是鋰離子電池還是鈉電池，這些新的電池技術(shù)不斷的出現(xiàn)，不管是用在動力鋰電池也好、儲能電池也好，應(yīng)當(dāng)說整個探測評價的辦法和標(biāo)準(zhǔn)也是不斷更新的，要行業(yè)共同研究發(fā)展。
